薬用人参の皮膚老化防止作用と育毛作用の分子メカニズム

東京医科歯科大学難治疾患研究所

古川哲史

The earliest evidence of humans’ use of herb for healing dates back to the Neanderthal period. In the late 20thcentury, with concerns over the iatrogenic effects of conventional medicine and desire for more self-reliance, interestin natural health increased and use of herbal medicines again became popular. Among >20,000 herbal products thatare currently on the market, ginseng root is one of the most popular herbs. The name “ginseng” originates in the“panacea (cure-all )”, and it exhibits varieties of actions, including modulation of immune responses, antineoplasticeffects, and cardio-protection. In addition, recent data show that ginseng has beneficial effects on skin-care and hair
growth, and ginseng is widely used as a cosmetology medicine in Eastern Asia.
Steroid saponin “ginsenoside” is the major constituent of ginseng: more than 30 ginsenosides are included inginseng. In this study, we examined effects of ginsenoside Re which exerts the strongest bioactivities. Ginsenoside
Re exhibits estrogenic actions in a dose-dependent manner. Estrogen exhibits its actions by transactivation ofvarious genes, referred as a classical genomic pathway and by membrane-delimited signaling referred as a nongenomic pathway. Ginsenoside Re produces nitric oxide via the non-genomic pathway of estrogen receptor without
activation of genomic pathway. This is because ginsenoside Re has a bulky side-chain which interferes with theco-activator recruitment. Thus, ginsenoside Re is considered as non-genomic pathway specific ligand of estrogen
receptor. Since estrogen is known to increase collagen content in the skin and proliferate hair follicle cells, the roleof estrogenic actions of ginsenoside Re in skin-care and hair growth should be examined in the future study.

１．緒用があることも報告されている 7, 8）。そこで、本申請では

言

薬用人参成分の性ホルモン作用の分子メカニズムを検討しハーブの医療に対する使用の歴史はネアンデルタール人
までさかのぼる

た９）。

1, ２）

。20 世紀に入ってから近代医薬品の副２．実験と考察

作用に対する危惧や個人の健康に対する意識の高まりから、されているハーブ医薬品・ハーブサプリメントは 2 万種類

2・1 薬用人参の主成分 ginsenoside のエストロゲン様作用以上あるが、その中で薬用人参 Panax ginseng は最も人

申請者は性ホルモンであるテストステロン・エストロ

ハーブ薬品の使用頻度が再び増加傾向を示している。市販

３）

気のあるハーブ医薬品の一つである 。Panax はラテン語

ゲンが性ホルモン受容体を介する作用で、心筋のカリウの panacea（=cure-all）に由来し万能薬として使用されてムチャネルを活性化することを報告している 10-12）。そこ

おり、免疫活性化作用・抗腫瘍作用・強心作用など様々なで薬用人参の主成分 steroid saponin（=ginsenoside）の性作用を有する。最近スキンケア・育毛に効果があることがホルモン様作用の強さを、本アッセイ系を用いて検討し注目されており、東アジアを中心として広く使用されていた。薬用人参には 30 種類以上の ginsenoside の存在が知るが、そのメカニズムは充分解明されていない。

られている。現在市販されている ginsenoside は Rb1, Rc,

薬用人参の主成分は steroid saponin の ginsenoside であ

Rd, Re, Rg1 の 5 種類であり、これらに関して検討した。

り、現在では 30 種類以上の ginsenoside が含まれると考Ginsenoside は 3 位と 21 位に糖鎖のついた panaxadiol とえられている

4, 5）。薬用人参は閉経期に伴う様々な症状に有効であることが知られており、中国では更年期障害の治6）療薬として処方されている 。乳がん由来細胞株 MCF-7

6 位と 21 位に糖鎖のついた panaxatriol に分類されるが、ginsenoside Rb1. Rc, Rd は panaxadiol に、ginsenoside
Re, Rg1 は panaxatriol に分類される（図１Ａ）4, 5）。

を用いた転写アッセイ実験では、人参にエストロゲン様作

これらの ginsenoside の心筋カリウムチャネル活性化の 濃 度 — 反 応 曲 線 を 取 っ て み る と 図 1B の よ う に な り、Molecular mechanism for protection
against skin aging and hair growth by
Panaex ginseng
Tetsushi Furukawa
Tokyo Medical and Dental University,Medical research Instituteginsenoside Re が最も作用が強く、ginsenoside Rd はほと ん ど 活 性 化 作 用 を 示 さ ず、ginsenoside Rb1, Rc, Rg1
はこれらの中間の作用を示した。そこで以下の検討はginsenoside Re のみを用いて行った。

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2・2 Ginsenoside Re の性ホルモン受容体への結合
アッセイ

る性ホルモン受容体に結合し、ホルモン−受容体複合体がGinsenoside Re の性ホルモン受容体であるアンドロゲンし転写調節を行うゲノム作用であり、これは転写−翻訳の受容体（AR）・エストロゲン受容体（ER）・プロゲステロ過程を経ることから数時間〜数日の時間経過で起こる反応ン受容体（PR）への結合アッセイを competitive bindingである（図３）13）。ところが近年、数秒〜数分のゲノム作

assay を用いて行った。ジヒドロテストステロン（DHT）

用では説明できない早い経過で起こる反応が性ホルモンにの AR への結合の IC50、エストラジオール（E2）の ER へはあることが判明し、非ゲノム作用と呼ばれ特に末梢組織の結合の IC50、プロゲステロン（P4）の PR への結合のにおける重要性が注目を集めている 14, 15）。非ゲノム作用

IC50 は、それぞれ 2.8 nM、33.8 nM、50.0 nM であった（図２）。

は細胞膜に局在した反応であり、チロシンキナーゼ c-Src,

Ginsenoside Re も AR, ER, PR に対して濃度依存的に結合脂質キナーゼである PI3-kinase、Ser/Thr キナーゼである

し、その IC50 はそれぞれ 59.0 µM、80.6 µM、80.6 µM と比Akt、内皮型一酸化窒素合成酵素 eNOS を介して一酸化窒

較的高濃度であった（図２）。

素 NO を産生する経路が良く知られている（図３）14, 16）。

核内へ移行し、性ホルモン応答領域を有する遺伝子に結合

まず最初に、ginsenoside Re の性ホルモンゲノム作用

２・３Ginsenoside Re のゲノム作用の有無を検討した。アンドロゲンのゲノム作用は前立性ホルモンの古典的作用は、脂溶性の性ステロイドホル腺ガン由来の細胞株 LNCaP の増殖で 17）、エストロゲンモンが脂質２重層からなる細胞膜を透過し、細胞質内にあのゲノム作用な MCF7 細胞の増殖で検討されている 18）。

図１ 種々の ginsenoside とエストロゲン様作用の強さ．
A. Panaxadiol と panaxatriol の化学構造．Panaxadiol は 3 位と 21 位にインセットにある糖鎖が付き、panaxatriol は 6位と 21 位に糖鎖が付く。
B. 心筋カリウムチャネル活性化を用いてアッセイした ginsenoside のエストロゲン様作用。Re が最も作用が強く、Rdは作用が無く、Rb1, Rc, Rg1 はこれらの中間の強さを示す。

図２ Ginsenoside Re の性ホルモン受容体への結合．
AR（パネルＡ）・ER（パネルＢ）・PR（パネルＣ）に対するそれぞれのリガンドと ginsenoside Re の結合．

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コスメトロジー研究報告 Vol.15, 2007

そこでこれらの細胞の増殖に対する作用を検討すると、

activation factor-1（AF-1）, DNA-binding domain（DBD）

ginsenoside Re はいずれも増殖作用を示さず、逆に DHT, ligand-binding domain（LBD）, activation factor-2（AF-2）

および E2 による増殖作用に対して抑制的に働いた（図４）。の 4 つのドメイン構造を有している 20）。ゲノム経路では性ホルモンが LBD に結合するとヘリックス 12 が構造変

2・4Ginsenoside Re の非ゲノム作用化を起こすことによりコアクチベーターの結合ポケット

次に ginsenoside Re の性ホルモン非ゲノム作用の有無が生じ、コアクチベーターをリクルートする 21, 22）。一方を検討した。非ゲノム作用は Akt のリン酸化抗体を用い非ゲノム経路では LBD に性ホルモンが結合すると、AR・た Western blot 解析により Akt のリン酸化により検討し

PR ではプロリンリッチ領域の構造変化が起こり c-Src のた19）。図 5A に示すように、ginsenoside Re は濃度依存SH-3 ドメインに結合し、ER ではリン酸化チロシン周辺の性に Akt をリン酸化した。Ginsenoside のリン酸化は AR

構造変化が起こり c-Src の SH-2 ドメインに結合し、c-Srcの 阻 害 薬 nilutamide、ER の 阻 害 薬 ICI182,780、PR の 阻の 活 性 化 を も た ら す 16）。 そ こ で、ginsenoside Re に よ

害薬 mifepristone により部分的に阻害され、nilutamide,るコアクチベーターのリクルートの検討を、fluorescent

ICI182,780, mifepristone の同時投与によりほぼ完全に阻害

resonance energy transfer（FRET）を用いた検討によりされ（図 5B）、ginsenoside Re は AR, ER, PR それぞれの行った。コアクチベーターは L-X-X-L-L（L はロイシン、非ゲノム経路を活性化することが示唆される。また c-Src

X はあらゆるアミノ酸）からなるモチーフが性ホルモン受の 阻 害 薬 PP2、PI3-kinase の 阻 害 薬 wortmanin、Akt の容体コアクチベーター結合ポケットに結合する。そこで、阻害薬 SH-6 により阻害されたことから（図 5B）、心筋カリ

東京大学大学院理学系研究科化学専攻梅澤研究室で開発さウムチャネル活性化で明らかにした、性ホルモン受容体−れた CFP-LBD-（L-X-X-L-L）モチーフ -YFP からなる蛍c-Src − PI3-kinase − Akt − eNOS の経路で NO を産生す

光プローブ、AR-SCCoR, ER-SCCoR, PR-SCCoR、を活用ることが ginsenoside Re の主な作用経路であることが示した 23-25）。CFP は 440nm の光で励起され、480nm の蛍光唆された 12）。

を発し、YFP は 480 nm の光で励起され 535nm の光を発する。そこで、この蛍光プローブに 440 nm の光を当てる

2・5

コアクチベーターのリクルートに対する作用と、通常は CFP だけが励起され 480 nm の光を発生するが、以上から、ginsenoside Re は性ホルモンのゲノム経路リガンドが結合しコアクチベーターが LBD に結合すると、は活性化せず、非ゲノム経路のみを特異的に活性化する

CFP から発生した 480 nm の光で YFP が励起され 535 nmことが判明した。性ホルモン受容体はアミノ末端からの光を発生する。これによりコアクチベーターのリクルー

図３ 性ホルモンのゲノム作用と非ゲノム作用．
ゲノム作用では、性ホルモンが受容体に結合し、ホルモン−受容体複合体が、コアクチベーターをリクルートし、ホルモン応答領域を有する遺伝子に結合し転写を制御する．一方、非ゲノム作用は膜局在の受容体に結合し、c-Src を介してMAP-kinase 経路あるいは NO 合成酵素（eNOS）を活性化する．

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薬用人参の皮膚老化防止作用と育毛作用の分子メカニズム

トの有無を検討できる。図６にあるように、ginsenosideginsenoside がケラチノサイトにおいて紫外線によるアポRe は AR-SCCoR, ER-SCCoR, PR-SCCoR とも FRET シグ

トーシスから保護すること 27）、皮膚損傷の修復を促進す

ナルを発せず、性ホルモン受容体には結合するがコアクチること 28）などが知られている。また、薬用人参がマウスベーターのリクルートが出来ないためにゲノム作用は示さの毛根細胞の増殖を誘導すること 29）、放射線による毛根細なかったものと考えられる。DHT, E2, P4 でもたらされる胞のアポトーシスを抑制すること 8 などが報告されている。

FRET シグナルに対しては ginsenoside Re は逆に抑制す

エストロゲンも皮膚や毛髪に対して重要な働きをすることることから、これらの阻害薬として作用することが判明しは古くから知られている。エストロゲンは皮膚のコラーゲた。

ン含量を増加させること、紫外線傷害に対して保護的に働

３．考く30）。また、産後脱毛症が知られており、妊娠中は成長期察にある毛根細胞の割合が増え、出産後は休止期にある毛根薬用人参あるいはその主成分 ginsenoside は、多くの細胞の割合が増えることが知られている 31）。以上のようなスキンケア製品・育毛製品として市販されているが、そ

薬用人参とエストロゲン作用の類似性は、ginsenoside Reの作用メカニズムは充分解明されていない。文献的にに見られるエストロゲン様作用で説明される可能性がある。

は、薬用人参が１型コラーゲンの合成を誘導すること

26）、今回の検討では、ginsenoside Re は性ホルモン受容体の図４ Ginsenoside Re のゲノム作用．
性ホルモン受容体（AR・ER）のゲノム作用を、アンドロゲン感受性細胞 LNCaP とエストロゲン感受性細胞 MCF-7 の増殖に対する作用で検討．Ginsenoside Re はこれらの細胞の増殖促進せず、DHT・E2 による増殖に対して阻害した．

図５ Ginsnoside Re の非ゲノム作用．
性ホルモンの非ゲノム作用を、Akt のリン酸化で検討した．
Ａ．Ginsenoside は Akt のリン酸化を濃度依存性に増強した．
Ｂ．ICI182,780・nilutamide・mifepristone は Akt のリン酸化を部分的に抑制し、これら 3 阻害薬の同時投与はほぼ完全に抑制した．また、PP2・wortmanin・SH-6 も Akt のリン酸化をほぼ完全に抑制した．

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コスメトロジー研究報告 Vol.15, 2007

ゲノム経路は活性化せず、非ゲノム経路を選択的に活性化

謝9）辞した 。これは ginsenoside Re は性ホルモン受容体に結本研究を遂行するに当たり、ご支援を頂きました（財）合することはできるが、コアクチベーターをリクルートでコスメトロジー研究振興財団及び共同研究者に深く感謝いきないためと考えられた。エストロゲン受容体のアンタゴたします。

ニストは長い側鎖を有しており、LBD に結合しても側鎖がヘリックス 12 の移動を妨げるため、コアクチベーター（文結合ポケットを形成できないためリガンドの作用を阻害す

１）Winslow LC, Kroll DJ. Herbs as medicines. Archると考えられる。Ginsenoside Re も長い側鎖を有しており、献）Internal Med. 1998;158:2192-2199.

ドッキング実験でも ER の LBD に対する ginsenoside Re

２）Goldman P. Herbal medicines today and the roots ofの結合はヘリックス 12 の移動を妨げることが示唆されてmodern pharmacology. Ann Internal Med. 2001;135:594-

おり、ginsenoside Re が E2 による MCF-7 細胞の増殖を600.

抑制し、ER-SCCoR において E2 による FRET シグナルを

３）Attele AS, Wu JA, Yuan CS. Ginseng pharmacology:

抑制し、アンタゴニストとして作用することと良く一致す

multiple constituents and multiple actions. Biochem

る。今回の検討では ginsenoside Re の性ホルモン非ゲノ

Pharmacol. 1999;58:1685-1693.

ム作用が、スキンケア・育毛の作用することを示す直接の４）Kaku T, Miyata T, Uruno T, Sako I, Kinoshita

証拠は得られておらず今後の課題と考えられる。

A. Chemico-pharmacological studies on saponins of

図６ コアクチベーターリクルートアッセイ．
性ホルモン受容体のコアクチベーターリクルートを、FRET プローブ（AR-SCCoR・ER-SCCoR・PR-SCCoR）を用いて行った．
Ａ．Ginsenoside Re は AR・ER・PR いずれにおいてもコアクチベーターのリクルートを誘導しなかった。
Ｂ．E2 は ER のコアクチベーターリクルートを誘導し、ginsenoside Re はこの作用を抑制した。
Ｃ．実際の実験例。E2 により FRET シグナルが誘導されており、E2 と ginsenoside Re の同時投与では E2 によるFRET シグナル誘導が抑制されている．
Ｄ．複数例での統計的解析。Ginsenoside Re は AR・ER・PR のコアクチベーターリクルートを誘導せず、DHT・E2・P4 によるコアクチベーター誘導を抑制した。

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